JP4259648B2 - 電磁連結装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁クラッチや電磁ブレーキ等の電磁連結装置に関するものであり、特には、フィールドコアにロータを回転自在に支持する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁連結装置のうち電磁クラッチは、入力回転部材または出力回転部材のうち、いずれか一方の回転部材に装着されるロータと、他方の回転部材に装着されるアーマチュアと、電磁コイルが収容されるとともに固定部材に支持されるフィールドコアとを備え、電磁コイルに通電することにより発生する磁束で、アーマチュアをロータに磁気吸着することにより、入力回転部材と出力回転部材とを連結する装置である。また、このような構造の電磁クラッチは、電磁コイルへの通電を断つことにより磁束が消滅した後、弾性部材のばね力によりアーマチュアを固定部材に摩擦係合させる構造にすることにより、１コイル形電磁クラッチ・ブレーキとすることができる。
【０００３】
このような１コイル形電磁クラッチ・ブレーキは、例えば実公平１−２２９８９号公報に説明されているものが代表的である。その公報の１コイル形電磁クラッチ・ブレーキは、同一軸線上に突き合わされた入力側回転軸と出力側回転軸とを連結する装置であり、入力側回転軸に一体の回転を可能に装着されたロータと、このロータのボス部に軸受を介して支持されるとともに、固定部材に固定されるフィールドコアと、ロータの摩擦面と所定のエアギャップをおいて対向する駆動用の摩擦面が形成されたアーマチュアと、このアーマチュアの中心穴にスプライン嵌合されるとともに、出力側回転軸に一体の回転を可能に装着されたアーマチュアハブとが設けられている。
【０００４】
また、アーマチュアハブのロータ側の側面には、ばね受け板がねじ止めされており、このばね受け板とアーマチュアの側面に形成されたばね収容穴との間に、アーマチュアの摩擦面をロータの摩擦面から離間させるための圧縮コイルばねが介装されている。また更に、アーマチュアの反ロータ側には、圧縮コイルばねのばね力により、固定部材に固定されたブレーキディスクに押圧される制動用の摩擦面が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の１コイル形電磁クラッチ・ブレーキを始め電磁連結装置は、一般産業用機械の回転軸、または、ユニット化のために設けられた筐体に支持される回転軸にロータを装着する構造である。しかしながら、一般産業用機械の構造上、ロータの中心穴に回転軸が構成されない場合がある。このような場合、回転軸を介して一般産業用機械の固定ハウジングにロータを支持する構造から、フィールドコアを介して上記固定ハウジングにロータを支持する構造に設計を変更しなければならない。
【０００６】
この発明は、このような設計要求に対して為されたものであり、フィールドコアの内周面側にロータを支持した構造の電磁連結装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１に記載された電磁連結装置は、環状な主継鉄部（実施の形態では符号６、以下、同様に示す。）と、この主継鉄部（６）の外周部から軸方向一方に向けて突出した円筒状の外側継鉄部（７）と、前記主継鉄部（６）の外周部から軸方向他方に向けて突出した円筒状の支持部（８）と、前記主継鉄部（６）側から軸方向一方に向かって段階的に拡径しており、円筒状のコイル収容壁（７ａ）と円筒状の支持壁（７ｂ）及び円筒状の外側磁極面（７ｃ）が形成された前記外側継鉄部（７）の内周面と、前記主継鉄部（６）の内周部から軸方向一方に向けて突出しているとともに、外周面を前記外側継鉄部（７）のコイル収容壁（７ａ）より突出量が小さいコイル収容壁（９ａ）とし内周面を内側磁極面（９ｂ）とした円筒状の内側継鉄部（９）と、前記外側継鉄部（７）と前記内側継鉄部（９）のコイル収容壁（７ａ，９ａ）により画定されたコイル収容溝（５）と、このコイル収容溝（５）に収容された電磁コイル（１０）とが設けられ、固定部材に支持されるフィールドコア（１）と、このフィールドコア（１）の前記外側継鉄部（７）の支持壁（７ｂ）に嵌合され固定されているとともに、前記外側継鉄部（７）の外側磁極面（７ｃ）の内側に突出した円筒部（１１ａ）と、前記電磁コイル（１０）の軸方向一方側の面と対向する円板部（１１ｂ）とが形成された非磁性材製の支持部材（１１）と、この支持部材（１１）の前記円筒部（１１ａ）の外周面と前記外側継鉄部（７）の外側磁極面（７ｃ）とにより画定された環状溝（１２）と、前記フィールドコア（１）の内側継鉄部（９）の内側に挿入された円筒状のボス部（１３）と、このボス部（１３）の軸方向他方側の端部に設けられ、前記主継鉄部（６）の軸方向他方側の面と対向したフランジ部（１３ａ）と、前記ボス部（１３）の軸方向一方側の端部に設けられ、前記環状溝（１２）に遊嵌された外側円筒部（１４ａ）と、前記ボス部（１３）の軸方向一方側の端部に固定された内側円筒部（１４ｂ）と、この内側円筒部（１４ｂ）の軸方向一方側の端部と前記外側円筒部（１４ａ）の軸方向一方側の端部とを接続するとともに、円周方向に形成された断磁部（１４ｄ）と軸方向一方側の面に形成された摩擦面（１４ｅ）とを有する円板部（１４ｃ）とからなる環状なディスク部（１４）とが設けられたロータ（２）と、このロータ（２）のフランジ部（１３ａ）と前記フィールドコア（１）の支持部（８）との間に嵌合された第１の軸受（１５）と、前記ロータ（２）の内側円筒部（１４ｂ）と前記支持部材（１１）との間に嵌合された第２の軸受（１６）と、前記ロータ（２）の摩擦面（１４ｅ）と軸方向で対向する摩擦面（３ａ）が形成されたアーマチュア（３）と、このアーマチュア（３）を弾性部材（１７）を介して支持したアーマチュアハブ（４）とを設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載された電磁連結装置は、請求項１に記載された電磁連結装置において、前記アーマチュア（３）には、外周部から軸方向一方に向けて突出した円筒部（３ｂ）が形成され、この円筒部（３ｂ）の内周面に形成されたスプライン溝（３ｃ）が前記アーマチュアハブ（４）の外周面に形成されたスプライン溝（４ａ）に嵌合されているとともに、前記アーマチュア（３）の円筒部（３ｂ）の軸方向一方側の面（３ｅ）は、制動用の摩擦面（３ｅ）として設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載された電磁連結装置は、請求項１と請求項２に記載された電磁連結装置において、前記ロータ（２）のボス部（１３）は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって磁路断面積が小さくなっていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１と図２に図示された電磁連結装置は、電磁クラッチまたは１コイル形電磁クラッチ・ブレーキとして使用される装置であり、図１は断面図、図２は図１の上部断面の拡大図である。以下、これら図面に基づき実施の形態を説明する。なお、図１における右方向を軸方向一方とし、左方向を軸方向他方として説明する。
【００１１】
図面の電磁連結装置は、一般産業用機械の固定ハウジングに装着されるフィールドコア１と、このフィールドコア１の内周面側に設けられたロータ２と、これらフィールドコア１やロータ２と同軸上に配置されたアーマチュア３と、このアーマチュア３を軸線方向にのみ移動自在に支持したアーマチュアハブ４等を主な構成部材とし、ロータ３が図示せぬ入力側回転部材に連結され、アーマチュアハブ４が図示せぬ出力側回転部材に連結される構造である。
【００１２】
フィールドコア１は、コイル収容溝５が形成された円筒状の部材であり、コイル収容溝５の底部となる環状な主継鉄部６と、この主継鉄部６の外周部から軸方向一方に向かって突出した円筒状の外側継鉄部７と、主継鉄部６の外周部から軸方向他方に向かって突出した円筒状の支持部８と、主継鉄部６の内周部から軸方向一方に向かって突出した円筒状の内側継鉄部９が設けられている。
【００１３】
また、外側継鉄部７の内周面は、主継鉄部６側から軸方向一方に向かって段階的に拡径した形状に形成され、コイル収容溝５の外側の壁面である円筒状のコイル収容壁７ａと、これより大径に形成された円筒状の支持壁７ｂと、これより大径に形成された円筒状の外側磁極面７ｃとが設けられている。また更に、内側継鉄部９は、外側継鉄部７のコイル収容壁７ａ部分より小さく突出しており、その外周面は、コイル収容溝５の内側の壁面である円筒状のコイル収容壁９ａとして設けられ、内周面は、円筒状の内側磁極面９ｂとして設けられている。また、コイル収容溝５には、円筒状に巻線された電磁コイル１０が収容されている。
【００１４】
このような構造からなるフィールドコア１の支持壁７ｂには、非磁性材料で形成された環状な支持部材１１が圧入嵌合により固定されている。この支持部材１１は、フィールドコア１の外側磁極面７ｃの内側に突出した円筒部１１ａと、電磁コイル１０の軸方向一方側の面と対向した円板部１１ｂが形成されている。そして、この支持部材１１の円筒部１１ａと外側継鉄部７の外側磁極面７ｃとにより、フィールドコア１には、環状溝１２が設けられている。
【００１５】
また、ロータ２は、フィールドコア１の内側継鉄部９の内側に挿入された円筒状のボス部１３と、このボス部１３の軸方向他方側の端部から半径方向外側に延設され、主継鉄部の軸方向他方側の面と対向した環状なフランジ部１３ａと、ボス部１３の軸方向一方の端部にねじ止めされた環状なディスク部１４が設けられている。ディスク部１４は、環状溝１２に遊嵌された外側円筒部１４ａと、ボス部１３の端部に嵌合された内側円筒部１４ｂと、これら円筒部１４ａ，１４ｂの軸方向一方側の端部を接続した円板部１４ｃとを有する形状である。
【００１６】
また、このディスク部１４の円板部１４ｃには、円周方向に断続的に形成された断磁部としての円弧状のスリット１４ｄと、フィールドコア１の外側継鉄部７の端面より軸方向一方に僅かに突出している摩擦面１４ｅが形成されている。また更に、この実施の形態では、ボス部１３の内周面のうち、フィールドコア１の内側継鉄部９の先端近傍の部位（軸方向一方側）からフランジ部１３ａ側（軸方向他方側）に進むに従って大径となる、円錐形状のテーパ面１３ｂが形成されている。
【００１７】
このような形状、構造としたロータ２は、フィールドコア１の中心穴の主継鉄部６側からボス部１３が挿入される。また、フランジ部１３ａの外周面とフィールドコア１の支持部８の内周面との間に、第１の軸受１５が介在される。一方、外側円筒部１４ａを環状溝１２に遊嵌した状態で、ディスク部１４がボス部１３の軸方向一方側の端部にねじ止めされる。また、内側円筒部１４ｂの外周面と支持部材１１の円筒部１１ａとの間に、第２の軸受１６が介在される。そして、フィールドコア１の外側磁極面７ｃとディスク部１４の外側円筒部１４ａとの間、フィールドコア１の内側磁極面９ｂとボス部１３との間には、電磁コイル１０の磁束が流れるエアギャップが形成されている。
【００１８】
次に、アーマチュア３とアーマチュアハブ４について説明する。アーマチュア３は、略Ｌ字状の断面を呈する環状な部材であり、ロータ２のディスク部１４に設けられた摩擦面１４ｅと所定のエアギャップをおいて軸方向で対向する駆動用の摩擦面３ａと、外周部から軸方向一方に向けて突出し、摩擦面３ａから離間する方向に延設された円筒部３ｂと、この円筒部３ｂの先端の内周面に形成されたスプライン溝３ｃと、円周方向を等分割する位置に形成された複数の段付き穴３ｄが設けられている。
【００１９】
また、アーマチュアハブ４は、アーマチュア３のスプライン溝３ｃが嵌合するスプライン溝４ａが外周面に形成されているとともに、円周方向を等分割する位置に、複数の段付き穴４ｂが形成されている。各段付き穴４ｂには、弾性部材としての圧縮コイルばね１７と、この圧縮コイルばね１７の中心穴内に挿入され、先端がアーマチュア３の段付き穴３ｄ内に挿入され抜け止めされたトルク伝達ピン１８が設けられている。
【００２０】
そして、このように組み立てられたアーマチュア３とアーマチュアハブ４は、圧縮コイルばね１７のばね力により、アーマチュア３の摩擦面３ａがロータ２の摩擦面１４ｅから離間している。また、この実施の形態は、アーマチュア３の円筒部３ｂの軸方向一方側の面を制動用の摩擦面３ｅとし、その摩擦面３ｅをアーマチュアハブ４の軸方向一方側の面より突出した構造になっており、圧縮コイルばね１７のばね力でアーマチュア３の摩擦面３ｅが図示されていない固定ハウジングに摩擦係合する。即ち、圧縮コイルばね１７のばね力により制動用の摩擦面３ｅが固定ハウジングに当接することにより、アーマチュア３の駆動用の摩擦面３ａとロータ２の摩擦面１４ｅとの間に、所定寸法のエアギャップが形成される構造である。
【００２１】
以上のような構造からなる電磁連結装置は、一般産業用機械の固定ハウジングにフィールドコア１が固定され、同機械の電動機側とロータ２のフランジ部１３ａが連結される。また、アーマチュアハブ４が出力側の回転部材と連結され、アーマチュア３の制動用の摩擦面３ｅが同機械の固定ハウジングに当接される。そして、電磁コイル１０に通電すると、圧縮コイルばね１７のばね力に抗してアーマチュア３の駆動用の摩擦面３ａが、回転しているロータ２の摩擦面１４ｅと摩擦係合する。
【００２２】
また、電磁コイル１０への通電を断つと、圧縮コイルばね１７のばね力によりアーマチュア１４はロータ２から離間されるとともに、アーマチュア３の制動用の摩擦面３ｅが固定ハウジングと摩擦係合する。従って、電磁コイル１０への通電を断つことにより、出力側の回転部材への動力伝達が遮断され、かつ、慣性回転する出力側の回転部材を制動するとともに、出力側の回転部材を静止した状態に保持する。
【００２３】
なお、この発明の実施の形態として、アーマチュア３に制動用の摩擦面３ｅが設けられた１コイル形電磁クラッチ・ブレーキを説明したが、この発明の電磁連結装置は、アーマチュア３の制動用の摩擦面３ｅが設けられていない電磁クラッチにも適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明の電磁連結装置のうち、請求項１に記載された電磁連結装置は、フィールドコアを介して一般産業用機械等の固定ハウジングにロータを支持するために、フィールドコアの支持部に嵌合された第１の軸受と、フィールドコアの支持壁に固定された非磁性材製の支持部材に嵌合された第２の軸受とを介して、フィールドコアの内周面側にロータを回転自在に支持したので、電磁コイルの磁束がフィールドコアの外側継鉄部から第２の軸受を通りロータのボス部に流れることがなく、動力伝達力の低下を防止できる。
【００２５】
また、請求項２に記載された電磁連結装置は、請求項１に記載された電磁連結装置において、アーマチュアの円筒部の軸方向一方側の面を制動用の摩擦面としたので、１コイル形電磁クラッチ・ブレーキとして使用することができる。
【００２６】
また、請求項３に記載された電磁連結装置は、請求項１または請求項２に記載された電磁連結装置において、ロータのボス部は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって磁路断面積が小さくなっているので、ロータのフランジ部から第１の軸受を通りフィールドコアの支持部に流れる漏洩磁束を減少することができる。従って、ロータのボス部からフィールドコアの内側継鉄部への磁束の流れがよく、電磁コイルの磁束を有効に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態であり、電磁連結装置の断面図である。
【図２】 図１の上部断面の拡大図である。
【符号の説明】
１ …フィールドコア
２ …ロータ
３ …アーマチュア
４ …アーマチュアハブ
６ …主継鉄部
７ …外側継鉄部
８ …支持部
９ …内側継鉄部
１０ …電磁コイル
１１ …支持部材
１３ …ボス部
１４ …ディスク部
１５ …第１の軸受
１６ …第２の軸受
１７ …弾性部材（圧縮コイルばね）

Claims (3)

1. 環状な主継鉄部と、この主継鉄部の外周部から軸方向一方に向けて突出した円筒状の外側継鉄部と、前記主継鉄部の外周部から軸方向他方に向けて突出した円筒状の支持部と、前記主継鉄部側から軸方向一方に向かって段階的に拡径しており、円筒状のコイル収容壁と円筒状の支持壁及び円筒状の外側磁極面が形成された前記外側継鉄部の内周面と、前記主継鉄部の内周部から軸方向一方に向けて突出しているとともに、外周面を前記外側継鉄部のコイル収容壁より突出量が小さいコイル収容壁とし内周面を内側磁極面とした円筒状の内側継鉄部と、前記外側継鉄部と前記内側継鉄部のコイル収容壁により画定されたコイル収容溝と、このコイル収容溝に収容された電磁コイルとが設けられ、固定部材に支持されるフィールドコアと、このフィールドコアの前記外側継鉄部の支持壁に嵌合され固定されているとともに、前記外側継鉄部の外側磁極面の内側に突出した円筒部と、前記電磁コイルの軸方向一方側の面と対向する円板部とが形成された非磁性材製の支持部材と、この支持部材の前記円筒部の外周面と前記外側継鉄部の外側磁極面とにより画定された環状溝と、前記フィールドコアの内側継鉄部の内側に挿入された円筒状のボス部と、このボス部の軸方向他方側の端部に設けられ、前記主継鉄部の軸方向他方側の面と対向したフランジ部と、前記ボス部の軸方向一方側の端部に設けられ、前記環状溝に遊嵌された外側円筒部と、前記ボス部の軸方向一方側の端部に固定された内側円筒部と、この内側円筒部の軸方向一方側の端部と前記外側円筒部の軸方向一方側の端部とを接続するとともに、円周方向に形成された断磁部と軸方向一方側の面に形成された摩擦面とを有する円板部とからなる環状なディスク部とが設けられたロータと、このロータのフランジ部と前記フィールドコアの支持部との間に嵌合された第１の軸受と、前記ロータの内側円筒部と前記支持部材との間に嵌合された第２の軸受と、前記ロータの摩擦面と軸方向で対向する摩擦面が形成されたアーマチュアと、このアーマチュアを弾性部材を介して支持したアーマチュアハブとを設けたことを特徴とする電磁連結装置。
2. 請求項１に記載された電磁連結装置において、前記アーマチュアには、外周部から軸方向一方に向けて突出した円筒部が形成され、この円筒部の内周面に形成されたスプライン溝が前記アーマチュアハブの外周面に形成されたスプライン溝に嵌合されているとともに、前記アーマチュアの円筒部の軸方向一方側の面は、制動用の摩擦面として設けられていることを特徴とする電磁連結装置。
3. 請求項１と請求項２に記載された電磁連結装置において、前記ロータのボス部は、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって磁路断面積が小さくなっていることを特徴とする電磁連結装置。

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